南方电网应急通信网技术研究

王 勇，高 鹏，黄 盛

(1.中国南方电网电力调度通信中心 广州510623；2.广东省电力设计研究院 广州510663）

1 前言

为了贯彻党中央、国务院关于提高电力设施抗灾能力的要求，最大限度地减低灾害对社会经济发展和人民群众生活造成的影响，南方电网应急通信网开展了建设工作。

南方电网应急通信网要确保在严重自然灾害下，总调、中调和地调之间以及与重要电厂、变电站之间的调度电话和调度自动化业务不得中断，确保电网抗灾及恢复需要；不得因通信通道原因迫使线路或机组停运或无法恢复，确保电网所有设备有保护地运行。

2 应急通信技术选择

目前，国内外采用的通信技术有光纤、微波、卫星、载波、移动通信等；光缆敷设主要有普通架空、地埋、海底光缆、电力OPGW、电力ADSS、电力GWWOP等方式，不同通信技术抗自然灾害能力分析见表1。

从表1的比较中可以看出，不同的通信技术在应对不同自然灾害能力方面各有所长。

（1）OPGW/ADSS光缆与地埋光缆

目前，光缆的敷设方式主要有两种，即架空（OPGW、ADSS等）和地埋（管道光缆）。OPGW/ADSS采用架空方式敷设于输电线路上端，整体的抗灾能力较强，但对大规模凝冻天气造成的冰灾抵抗力相对较弱。地埋光缆由于埋在地下，因此抗台风、冰灾等自然灾害的能力较强。但是面对洪水、台风等自然灾害时，由于电力架空光缆附挂在线路铁塔上，依托铁塔基础坚固的特点，只要洪水不冲垮线路铁塔，台风不刮倒铁塔，OPGW/ADSS都是非常可靠的。地埋光缆在抗洪水冲击等自然灾害的能力则较弱，容易被冲毁。OPGW/ADSS光缆与地埋光缆的抗灾能力形成互补。

（2）公用通信网与电力通信网

电力通信专网采用的光纤通信技术与其他公用通信网所采用的是同样的技术，但在路由组织、设备配置方面更加体现电力业务的需求。公用通信网有强大的移动通信、卫星通信、无线通信等技术，可用于传输低速数据、语音业务，抗灾能力相对较强。在应急状态下，公用通信网可与电力通信网在调度电话等语音类业务上形成互补。

表1 各种通信方式的抗灾能力分析比较

（3）厂站至调度机构的调度电话和调度自动化业务

厂站至调度机构的调度电话和调度自动化业务可用不同敷设方式光缆来提高抗灾能力，不具备地埋光缆条件的厂站可采用卫星通信等无线通信来保障。

（4）电力线载波

电力线载波是线路保护优秀的应急通信手段，能够随着受灾线路的抢修同期修复，做到线路在通信在。

南方电网应急通信网的主要建设原则如下：

·重要电厂、变电站的220 kV及以上线路架空光缆全部同时中断情况下，仍应保障调度电话、调度自动化业务不中断；

·总调、中调应具有不少于3个通信出口方向，光缆敷设方式宜采用地埋、管道等方式；

·冰灾范围内的220 kV及以上电压等级的重要变电站、电厂，应建设地埋光缆或采用低电压等级线路等架空方式进站的光缆，遵循“就近接入”的原则接入地区电网通信网络；

·冰灾范围内不具备敷设光缆的220 kV及以上电压等级的重要变电站、电厂，应采用电力载波和卫星通信方式；

·地区通信网应预留必要的应急通信技术接口；

·各级调度机构之间应急通信可利用公网地埋光缆、基于SDH技术的通信电路；

·重要500 kV线路至少保留一路复用电力线载波通道，确保继电保护、调度电话和调度自动化业务的应急通信；

·具有应急光通信迂回路由的重要220 kV站点，原则上不更换高频收发信机，不具备迂回路由的站点应保证至少一条线路采用复用电力线载波方式。

3 主干应急通信技术方案

（1）变电站/换流站就近接入应急光缆

南网主干网节点为了抵抗冰雪灾害，充分利用地区通信网络，需要就近建设地埋光缆把主干网节点连入地区电力通信网。基本思路为自建一段公网地埋光缆点至厂站的地埋光缆，再租用公网地埋光缆纤芯资源与自建光缆连接，配置光口把厂站与地区通信网互联。厂站地埋光缆建设关系示意如图1所示。

（2）卫星通道建设

在不具备条件建设地埋或低电压架空光缆变电站、电厂采用卫星应急通信方案。

卫星通信频率分两种：分为C波段链路和Ku/Ka波段链路。C波段链路的抗雨率能力和受天气变化影响较小，链路通道质量较高，但建站费用较高。

C波段链路和Ku/Ka波段链路通道，带宽都可以从64 kbit/s颗粒到2 Mbit/s，卫星通信每一跳（上卫星到下卫星通信）时延约300 ms～500 ms。

南网总调租用公网传输带宽接入公网卫星通信广州关口局，各远距离电厂安装2.4 m卫星天线一套，并租用2×64 kbit/s双向卫星链路。电厂可与中心站通过卫星链路和地面光纤链路实现语音数据通信。电厂RTU装置关闭AGC、PMU功能，减小通信流量到64 kbit/s带宽内。南网主干卫星通信示意如图2所示。

超高压公司还配置1台移动卫星通信车，能够快速临时组织受灾站点的业务通道。

（3）应急通信电路组织

建设应急光缆的站点利用应急光缆把站内主干传输网设备与本地区传输网设备互联，通过组织跨地区网、省网、南网主干网形成应急站点到总调的调度自动化和调度电话应急2 Mbit/s电路，为没有载波通信的线路保护两站点间组织保护业务应急通信电路。

当冰灾情况进一步恶化，电力专网应急通信电路也发生中断，立即启用中国电信2 Mbit/s电路应急通信电路（长期租用或临时租用），作为业务应急通信电路的备用。

使用电力应急通信电路和公网2 Mbit/s电路传输线路保护业务时，原光纤差动保护要更换成距离保护，以适应电力应急通信电路时延长，公网2 Mbit/s电路时延长且开通自愈保护功能的特点。

原有载波通信的线路保护业务仍然把载波通道作为应急通信通道使用，当线路受灾后，应随线路修复同期修复载波通道。

（4）主干EMS应急通道

总调EMS专线通道分为E1+路由器方式和传输网MSTP专线方式。对于E1+路由器方式，应急时直接把常规E1端口改接到应急E1端口上，对于传输MSTP专线方式需要在总调和站点加装协议转换器，形成应急二层以太网透传通道。南网总调自通信机房配置插卡式协议转换器和以太网交换机汇聚各站点的EMS专线。以太网交换机汇聚各协议转换器后，配置VLAN Trunk与自动化机房MSTP板卡连接，与原有EMSMSTP专线通道配置在一个同一个VLAN中，各站RTU的网关仍然为自动化EMS路由器。应急操作时只需插拔网线，不需修改路由器配置。方案示意如图3所示。

4 主干应急通信网测试效果

南网总调对主干应急通信网全部应急业务通道进行了逐一测试，共分为3类：电力应急通信通道、电信租用2 Mbit/s应急通道和卫星应急通道。

应急通道中最复杂的一条通道桂林—黎平站线路保护应急通信方案示意如图1所示，测试结果如下。

（1）桂林—黎平

W9T60环路时间26.264 ms；W9T61环路时间26.219 ms。

（2）W9T60测试25 h，共有44个比特误码，比特误码率为2.699E-10。

经过实际测试，应急通道全部发挥应急作用。按照主干应急通信电路运行预案，当正常通信通道中断时，启动应急通信网即可保障调度电话、调度自动化、线路保护业务的畅通。